DE1570203A1

DE1570203A1 - Giessereisandbindemittel

Info

Publication number: DE1570203A1
Application number: DE19651570203
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Rer Nat Bruening
Original assignee: ALBERTUSWERKE GmbH
Current assignee: ALBERTUSWERKE GmbH
Priority date: 1965-04-24
Filing date: 1965-04-24
Publication date: 1969-08-07
Also published as: DE1570203C3; DE1570203B2

Description

Die Verwendung von Furanharzen als Kernsandbindemittel für das Hotbox-Verfahren ist bekannt. Diese Furanharzkondensate erfüllen in Abhängigkeit vom furfurylalkoholgehalt und Kondensationsgrad in Verbindung mit geeigneten sohwaohsauren Härtern oder Härtereystemen die für die Wirtschaftlichkeit des Hotbox-Verfahrens ausschlaggebende Forderung nach schneller Taktfolge vollauf. Sie haben jedoch vor allem bei der Herstellung grösserer und komplizierter gebauter Kerne mit höheren Kerngewichten, ganz besonders jedoch bei überhöhten Gieestemperaturen und allgemtn bei Temper-, Spharo- und Stahlguss, den Nachteil, dass beim Abguss der mit ihnen erstellten.Kerne - selbst wenn diese Kerne nachträglich mit einer der üblichen Schlichten behandelt wurden - keine Garantie für die Abwesenheit eingeschlossener Gasblasen im Gußstück gegeben ist·

Gewisse Resol-üJypen oder Novolake ergeben zwar, als Bindemittel für dae Hotbox-Verfahren eingesetzt, einen gasblasenfreien Abguss, jedoch ist entweder die Durchhärtungegeschwlndigkeit zu gering bzw. die Heisebiegefestigkeit und die Sohalendioke (angehärtete Randzone beim Ausschalen des Kernes) zu niedrig oder, vor allem bei den reaktionsfähigen Typen, die Struktur der mit ihnen erstellten Kerne «u spröde, so dass beim Abguss Kernbruch auftritt»

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INSPECTED

Weiterhin ist ihre Klebneigung derart groaa, dass ___. das lösen des Kernes aus der heissen Kernbüchse teilweise nur unter grossen Schwierigkeiten -selbst beim Einsatz von Formentrennmitteln- möglich ist. Ferner entspricht oft die Sohiessfähigkeit der Sandmisohung infolge der hohen Harzviskositäten -teilweise hervorgerufen durch geringe Lagerfähigkeit- verbunden mit einem starken Tiskositätsanstieg der hoohreaktiven Resole, nioht den Verfahrensanforderungen·

Aus all diesen Gründen überwiegen daher beim Einsatz obenerwähnter Harze trouz der Gasblasenfreiheit dor resultierenden Gußstücke die kerntechnischen und verfahrenstechnischen Mangel derart, dass ein Einsatz für das Hotbox-Verfahren nicht gegeben bzw· die Rentabilität des Verfahrens nicht mehr gewährleistet ist und daher auf andere Fertigungsverfahren ausgewichen werden muss.

Es lag nahe, die Grundforderung nach hoher Reaktionsfähigkeit zwecks Erzielung schneller Durchhärtung und hohen Heiasbiegefestigkeiten bei Jedoch elastischer Struktur der fertigen Kerne in Analogie zu den furfurylalkoholmodifizierten Harnstoffharzen durch MiB^-OTikondensation von Harnstoff mit Phenol in Gegenwart von Formaldehyd sowie die weitere Forderung nach Gasblasenfreiheit des Gusses infolge Fhenolantelles zu erreichen« Jedoch wird diese Erwartung nicht erfüllt, weil bei höheren Harnstoffanteilen im Ittschkondenaat die Gußstücke weiterhin Gasblasen zeigen, andererseits durch Senken des Harnstoffanteiles die Härtezeiten und Mechanischen Eigenschaften der Kerne nioht den Anforderungen entsprechen.

Überraschenderweise gelingt es nun, durch die Erfindung die Vorteile der Furanharzbinder mit den Vorteilen der Resolbinder zu vereinigen·

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Das erfindungsgeiaässe Bindemittel für die Herstellung von !Formen nut lernen »aeii dem Hotbox-Verfah- T9U unter Terwesäimg von Phenolen^ !Formaldehyd, Furfurylalkohol «ad geringen M©3sg®n Harnstoff, ist dadurch gekeimaeiciiiist, dass eine überfonnalisierte konzentriert® Harastsfflösuag unter Sugabe τοη ?ötfurylalksholg p-SOrisaldehyd HMd einem Phenol im alkalisches Medina in eine» solcMen Verhältnis -2uein~ ander koMensiert «©rien_y dase la Endprodukt übt Anteil furfurylalkohol Ma sii 5G^₅ Yirzugaweise 10 biß 30ft, äas Molverliältnie der phenolisohen Komponente zum Sasaatforsaaldslsydenteil Ie Bereich^ 1 ί 1,2 Ms 1 ζ 1,6 liegt und der Stickstoffgehalt im Endprodukt weniger ale 3$ beträgt»

-?0rsugsw@ise «rfolgt die Herstellung. di#ees Bind®- fflittela In äer WmIaQ₃ äaas iie Kondensation im pH-Berei@M *?_fl2 Ms 1©@® mittels teaisel reaglessnder

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Wir d tob ©iaar liserforiaalisierten und entwässertes Harastof£lösung ₉ deren &esaatanteil aa der Rezeptur wie oben angegeben Isemeasen iet_? ausgegangen und daraus ein ^&eaol unter Terwendung der zur

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BAD ORIGINAL

Erzeugung hoohreaktiver Resole üblichen Katalysatoren unter wie oben angegebenem Zusat« voä furfurylalkohol und p-Formaldehyd hergestellt, eo erhält man nach der Entfernung des Reaktionewaeeer» hoohreaktive, jedoch lagerfähige Haree 1« Viekoaität a bereich 10 - 70 P₂₀ ⁰ * ^{die die oben} «3*wähnttli Tor teilt der Furanharae bezüglich der meohanleohen und kernteohnisohen Eigenschaften mit den Vorteilen der Resole bezüglioh der Gaeblasenfreiheit der Gufletüoke in sich vereinigen.

Als Resole können Phenolresole oder technische Kresolresole bzw. technische Xylenolresole basw. Ihre öemische miteinander eingesetzt werden·

Dieses Resultat war umso tlberrasohender, da an und für sich futffurylalkoholmodifliierte Harnstoffharze, die als heisshärtende Haree für das Hotbox-Verfahren geeignet sind, sofern der Furfurylalkoholanteil 1» pH-Wert 4 bis 6,8 weder teilweise noch gana veräthert wurde. Infolge schnell nachlassender ^Reaktlonsfähig<-keit, verbunden mit einem erheblichen Viskoeitätsanstieg, binnen kurzer Zeit anwendungsteohniseh unbrauchbar werden* Andererseits bewirkt ein Zusate von Furfurylalkohol zu hoohreaktiven Resölen ohne die Ib sauren Bereich vorgenommene Veretherung eine weitere Verlangsamung der Durchhärtegesohwindigkeit und, damit gekoppelt, eine Verstärkung der anwendungsteohnischen Fehler dieser Resole für das Hotbox-Verfahren.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des

oben Gesagtem

Hare Α» hergestellt aus einer überformalisierten und konzentrierten Harnstofflösung unter Zugabe von Furfurylalkohol, p-Foraaldehyd und technischem m-Kresol mit einem Metagehalt zwischen 45 und 6OJi, mit einem Furfurylalkoholanteil im Endprodukt von ca. 2OjS, einem Stickstoffgehalt von ca. 1,5£ und einem Molverhältnis

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Kresol siu ^esamtformaldehyd wie 111»5$ bei einem pH-Wert zwiachen 8,5 "bis 7»6» kondensiert bei einer Temperatur zwischen 50 und 100⁰O innerhalb 2 Stunden mit nachfolgender destillation auf 30 bis 40 P_2(>0·

Harz Bt hergestellt analog Harz A, unter Verwendung von Phenol und Destillation auf eine Viskosität von 35 P₂₀O,

Harz Gi hergestellt analog Harz A, unter Verwendung von Phenol mit einem Furfurylalkoholgehalt von ^edooh 3Q<ji und Destillation auf eine Viskosität von 10 S^o⁰'

Harz Dt Phenol-Resol.

Harz Et_n Phenol-Resol unter nachträglichem Zusatz von 2OjS JPurfurylalkohol·

Harz ffi Furfurylalkoholmodifiziertes Harnstoffharz mit 50?iigem Furfurylalkoholanteil, Harnstoff-FoBmaldehydansatz-Molverhältnis 1 ι 2,5·

Harz G-» Relnfuranharz mit einem Ahsatzmolverhältnis Purfurylalkohol » Formaldehyd von ca₀ 1 t 0,3β _%

Die vorstehend als Beispiel aufgeführten Harae dienen in Verbindung mit der nachfolgenden Tabelle zur Erläuterung des oben Gesagten·

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O
OD
CO
CO

W«i«pturi 100 Tl. Send + X Tl. Hirter ♦ 2 Tl. Harz Miaohfolge - Sohrelbfolgeι 2'/3'

Härter

Art

Age

Anlllnaalsl0aung ■It P_n 3.0

)U.ge «Marie·

p-Toluolaulfo-

atture

JUge Reaoroinleaung In 75 J(I Xaopropanol

•5 1» HH^Cl ]( Totanln X W»aaar

Borsäure und Oaalaob aua Vuur 25 X ZitronanaMura 5Jf FC1 6 HO 30

aMura 5Jf H₈O 30*

,_{3 8} Ramatof f 40

Ί.

Hare Art

0.5

0.3

0,3

o.*

o,;

0.3

Ke rn-

kaaten-j tamp.

280

220

2Θ0

280

K 280

Helflbiegereatlgkelt In kg/orn² und Sohalendloke in oa bal Verweilzeiten von

I 20"

B ab V4 ^ >V4 a

'3O" J 40" I 50"

to

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0.» 10.5 !0.7 !0.9

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0,3 i 0.4 |0,5

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ίθ, 3

0.2

klabt

21 0,7

0,7

0.3

7 0.5

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15 0.3

21

0,5

.220

220

280

10 0.3

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0.7

16

0.4

klabt

klebt

J_

20 0.5

14

0.3

14 0.3

24 1.1

24 1.0

10 0.8

0.6

klabt

17 0.4

14 0.4

13 0.4

21 0,4

24

0.9

23 0.7

18 0.5

16 0.4

klebt

19 0.6

14 0.6

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26 1.1

27

1.1

13 1.1

10 1.1

klebt

20 0,7

16 0.8

12 0.5

0.6

18

0.6

30 1.1

28 0.9

22 0,8

18 0.7

0.8

1.1

28 1.1

25 1.0

19 1.0

1.1

25

1.1

15 1.1

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Endbi«gef»atlgkelten nach 4o' Lagerung bei Verweilreiten

25

k lebt i

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. Laser- !; Anwendungsteohnlachea _:; f Shlgkelt ·, Verha, lter» und der ,1 Gu3«rg«bnli

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:i ohne Beanstandung

ι 44 · 46 I ca. 360"

42

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oa. 6O¹

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MU ISO'

ohne Beanatandun. g

zu langaame Härtung, atarkea Kleben

Kerne und Klaohung aohleeht lagerfähig, Kern· feuchtigkeit?·»- pflndllch)

Härtungagaaohwlndlgkalt nicht ganz befriedigend.

OaaelnaohlUaae la OuI1

QuaoberflXohe kernaeltlg su rauh

ßebnelgung zu atarki Kern« ziehen bei» Lagern Feuchtigkeit an, wodureh «»■^« nanhi tlaaa !■ Quf

auftreten.

Anwkunaani Für die Jeweilig aufgeführten Harze wurden dl« gUn«tlgaten ————- _HJ[rt,_{r bsw>} HKrterayateae alt ihre· günatlgaten Anteil in Her Rezeptur elngeaetzt.

Der SohlKaastoffgehalt dea verwendeten Sand·· betrugt 0,5 Ä» die Bittlere Korngröße betrug 0,19 am. dar OlelohadUgikaltagrad !lagt bei 73 *·

Die Teatkerne waren ♦OH-a'tabkerne alt ein·« Duroh«e»«ar von η ■■ und wurden auf eine« Sohlatautoaatan aankreoht geajhoiaan alt elnaa Druck zwiaohen 6 und 8 atü.

DIa In dar Tabelle erwKhnte lohalendlcke bedeutet dia aofort B daa Ausformen gfeatatellbare gvhlrtete Kandzona da« Taatkam··.

Di· FrOfung dar Blag*fc«tlgi»lt Mtrde auf eine· ΟΛΧ auageflhr«.

Claims

'. JUi, Bindemittel für sii@ Herstellung worn. SOrmea und lernen nach" eiern H®tMs=-Verf ahrsa unter ?©s>wejidaag von Phenolen» ForMaläefrysl? FarfiasylalköliQl maä geringe» ___ Mengeß Harnstoff« äadureia g©k®anz®ioh.aet_g dass eise tföerf©:raal!siart© 2s:oaseatrlert@ - aung unter 2ngal© von furfurylalkohol» $ und eiaeES Phenol im alkalische» Ütoäiiim in einem solchen " -Verhältnis zueiaandei» kondeaslart werden, daes la M-proöukt der Anteil aii Furfurylalkohol bis au 5OjS₉ vorsugsweies 10 bis 30$, das Molverhältnie der phenoliachea Kompon^ätee zum Creaamtformaldehydanteil im Bereich Ij 1,2 bis 1 ι 1,6 liegt und der Stickstoffgehalt im Bndprodukt weniger als 3?6 beträgt.
2· ^erfahren zur Herstellung des Bindemittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chns t₅ dass die Kondensation im pH-Bereich 7,2 bia 10,0 joittele ba« sisch reagierender Verbindungen dar Elemente der 1· und 2. Gruppe des periodischen Systems, vorzugsweise der 2. Gruppe, und/oder organischen Aminen bzw· Aminoalkoholen bei einer Temperatur zwischen 50 und HO⁰O durchgeführt und dann das Reaktionswasser bis zum Erhalten einer Viskosität zwischen vorzugsweise 10 bis 70 P₂o°

abdestilliert wird.

3· Verwendung des Bindemittels nach Anspruch 1 und 2 in Mengen von 1 bis 4$, im Genisch mit trockenem Quarzsand und darauf bezogen, zur Herstellung von Formen und Kernen nach dem Hotbox-Verfahren.

4· Verwendung des Bindemittels nach Anspruch 3, unter Benutzung einer wässrigen Lösung von Aniliahydrochlorid mit einen pH-Wert zwischen 1,5 und 5, gegebenenfalls zusammen mit 1-Ionoäthanolaoin bzw. Salzen der Ligninsulfosäure als Härter»

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